弹性元件和减震器.docx

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弹性元件和减震器

汽车底盘结构与维修课程教学设计

课题弹性元件和减震器课时

周次讲课日期周次

讲课方式

解说、演示、议论、多媒体

及手段

知识点

教1、气体弹簧的工作原理

学2、钢板弹簧、螺旋弹簧的结构及特色

目

减震器的种类及结构

标

能力点

能剖析不一样种类的弹性元件特色

能剖析不一样种类减震器的特色

教

学

要点：

钢板弹簧、螺旋弹簧结构特色。

重

难点：

钢板弹簧、螺旋弹簧结构特色。

难

点

教

一、用发问的方式复习上一次课的内容

学

1、车桥有哪几种？

有何作用？

过

程

2、何为车轮定位？

各参数的作用是什么？

二、解说弹性元件的功用、工作原理、结构及特色

结抓住每种种类的特色，同时注意总结其异同点。

在解说弹性元件的结构

构时能够多进行动画演示以助于学生理解和掌握。

设三、剖析钢板弹簧、螺旋弹簧随和体弹簧的功用和工作原理

计此过程应抓住其相同点和它自己的特色进行剖析，注意重申使用注意事

项。

四、启迪性发问

1、汽车上为何要安装弹性元件？

2、汽车上采纳的弹性元件有哪几种？

各有何特色？

五、总结并部署课后作业

弹性元件有哪几种？

各有何特色？

六、结束

由老师指引思路对本次课内容作一个系统回首。

一、悬架的概说

主1、悬架的功用：

要

教

学

内

容

·连结车桥和车架；

·传达两者之间的各样作使劲和力矩；

·克制并减小因为路面不平而惹起的振动，保持车身和车轮之间正确的运动关系，

保证汽车的行驶平顺性和操控稳固性（缓冲、减振、导向及稳固）

2、悬架的结构构成

·悬架一般由弹性元件、导向装置和减振器等构成

1）弹性元件的作用是蒙受和传达垂直载荷，缓冲并克制不平路面所惹起的冲击

2）减振器用以加快振动的衰减，使车身和车轮的振动得以控制

3）导向装置是用来传达纵向力、侧向力及其力矩，并保证车轮有正确的运动关

系

4）横向稳固器是一种协助弹性元件，以防备车身在不平路面上行驶或转向

时发生过大的横向倾斜

3、悬架的性能指标

·车身自然振动频次（亦称振动系统的固有频次）是影响汽车行驶平顺性的悬架重

要性能指标之一

·g—重力加快度；f—悬架垂直变形（挠度）；M—悬架簧载质量；c（Mg／f）—

悬架刚度：

指派车轮中心有关于车架和车身向上挪动的单位距离（即便悬架产

生单位垂直压缩变形）所需加于悬架上的垂直载荷。

1）在悬架所受垂直载荷一准时，悬架刚度愈小，则自然振动频次愈低。

但悬架

刚度愈小，在必定载荷下悬架垂直变形就愈大，即车轮上下跳动所需要的空间

愈大，如簧载质量大的货车

2）当悬架刚度一准时，簧载质量愈大，则悬架垂直变形愈大，而频次愈低。

故

空车行驶时的车身自然振动频次要比满载行驶时的高。

簧载质量变化范围愈大，

则频次变化范围也愈大。

·为了使簧载质量从相当于汽车空载到满载的范围内变化时或变化很小，就需要

将悬架刚度做成可变的，即空车时悬架刚度小，而载荷增添时，悬架刚度随之

增添

4、悬架的分类

·悬架按导向装置的型式（汽车双侧车轮运动的互相关系）可分为两大类：

非独立

悬架和独立悬架

主

1）非独立悬架

要

教

学

内

·车轮安装在一根整体式车桥两头，车桥经过弹性元件与车架相连。

当一侧车轮

容

跳动时，要影响另一侧车轮，也叫有关悬架

·非独立悬架的特色：

结构简单，成本低，车轮上下跳动时定位参数变化小，在

货车和一些大客车上广泛采纳，部分轿车后悬架也有采纳

2）独立悬架

·独立悬架是每一侧车轮独自经过悬架与车桥相连，每个车轮能独立上下运动而

无互相影响。

·车桥是断开式

·独立悬架车轮接地性好，行驶平顺性和操控稳固性都优于非独立悬架，前轮定

位角能够调理，在轿车上获得宽泛应用

二、减振器

1、减振器的功用

·为加快车架与车身振动的衰减，以改良汽车的行驶平顺性，在大部分汽车的悬

架系统内都装有减振器。

主

·减振器和弹性元件是并联安装的

要

教

学

内

容

2、对减振器的要求

·减振器的阻尼力愈大，振动除去得愈快，但却使并联的弹性元件的作用不可以充

散发挥，同时，过大的阻尼力还可能致使减振器连结部件及车架破坏。

为解决

弹性元件与减振器之间的这一矛盾，对减振器提出以下要求：

1）在悬架压缩行程（车桥与车架互相移近的行程）内，减振器阻尼力应较小，以便

充足利用弹性元件的弹性，以缓和冲击；

2）在悬架伸展行程（车桥与车架相对远离的行程）内，减振器的阻尼力应大，以求

快速减振；

3）当车桥（或车轮）与车架的相对速度过大时，减振器应该能自动加大液流通道截

面积，使阻尼力一直保持在必定限度以内，以防止蒙受过大的冲击载荷

3、减振器的种类

·悬架宽泛采纳液力减振器，原理是利用液体流动的阻力来耗费振动的能量

·在压缩和伸展两行程内均能起减抖擞用的减振器称为双向作用式减振器

·还有一种减振器仅在伸展行程内起作用，称为单向作用式减振器。

当前汽车上

宽泛采纳双向作用筒式减振器。

主4、双向作用筒式减振器

要

教

学

内

容

（1）结构：

一般拥有四个阀，即压缩阀、伸展阀、流通阀和赔偿阀。

1）流通阀和赔偿阀是一般的单向阀，其弹簧很弱，当阀上的油压作使劲与弹簧

力同向时，阀处于封闭状态，完整不通液流；而当油压作使劲与弹簧力反向时，

只需有很小的油压，阀便能开启。

2）压缩阀和伸展阀是卸载阀，其弹簧较强，预紧力较大，只有当油压增高到一

定程度时，阀才能开启：

而当油压减低到必定程度时，阀即自行封闭

（2）工作原理

1）压缩行程

·车身降落，减振器受压缩，活塞下移，工作缸下腔减小，上腔增大。

下腔油压

高于上腔，油液压开流通阀进入上腔

·活塞杆占去上腔部分容积，致使下腔油液不可以所有流入上腔，剩余的油液从压

缩阀进入贮油缸筒

·这些阀的流通面积不大，造成必定阻尼力

2）伸展行程

·车身上涨，活塞上移，使上腔容积减小，下腔容积增大，上腔油压高于下腔，

油液推开伸展阀流入下腔

·因为活塞杆的存在，使下腔产生必定的真空度，贮油筒内的油液在真空吸力的

作用下翻开赔偿阀流入下腔。

·油液流经这些阀时，产生了阻尼力

·伸展阀弹簧刚度和预紧力比压缩阀的大，伸展行程油液的流通面积也比压缩行

程小，减振器在伸展行程所产生的最大阻尼力远远大于压缩行程的最大阻尼力

·压缩行程是弹性元件起主要作用；伸展行程是减振器起主要作用

5、新式减振器（以充气式减振器为例）

1）结构：

·结构特色是在缸筒的下部装有一个浮动活塞，在浮动活塞与缸筒一端形成的密

闭气室中，充有高压的氮气。

在浮动活塞的上边是减振器油液。

·工作活塞上装有随其运动速度大小而改变通道截面积的压缩阀和伸展阀。

此二

阀均由一组厚度相同，直径不等，由大到小而摆列的弹簧钢片构成。

2）工作原理

·当车轮上下跳动时，减振器的工作活塞在油液中作来去运动。

使工作活塞的上

腔和下腔之间产生油压

差，压力油便推开压缩阀或伸展阀而往返流动。

因为阀对压力油产生较大的阻

尼力，使振动衰减。

·因为活塞杆的出入而惹起的缸筒容积的变化，则由浮动活塞的上下运动来赔偿。

所以这类减振器不需储液缸筒，所以亦称单筒式减振器。

而前述的双向作用筒

式减振器又称双筒式减振器。

3）充气式减振器的特色

·因为采纳浮动活塞而减少了一套阀门系统，使结构大为减化，部件数约减少

15％。

·因为减振器内充有高压气体，能有效地减少车轮遇到忽然冲击时产生的高频振

动，并有助于除去噪声。

·在防尘罩直径相同的状况下，充气式减振器的工作缸和活塞直径比双筒式减振

器大，所以在每厘米行程中流经阀的流量较双筒式减振器大几倍，故在相同泄

流的不利工作条件下，它比双筒式能更靠谱地保证产生足够的阻尼力。

·充气式减振器因为内部拥有高压气体和油气被浮动活塞分开，除去了油的乳化

现象。

·弊端是对油封要求高；充气工艺复杂，不可以维修；以及当缸筒遇到外界物体的

冲击而产生变形时，减振器就不可以工作。

三、弹性元件

主

·汽车悬架所用的弹性元件可分为钢板弹簧、螺旋弹簧、扭杆弹簧、气体弹簧和

要

橡胶弹簧等。

教

·一般载货汽车的非独立悬架宽泛采纳钢板弹簧

学

·大部分轿车的独立悬架应用螺旋弹簧和扭杆弹簧；

内

·而在重型载货汽车上气体弹簧获得宽泛的应用

容

·橡胶弹簧多用在悬架的副簧缓和冲块。

1、钢板弹簧

·钢板弹簧是汽车悬架中应用量宽泛的一种弹性元件。

它由若干片长度不等、曲

率半径不一样、厚度相等或不等的弹簧钢片叠合在一同构成一根近似等强度的弹

性梁。

（1）钢板弹簧的结构

1）钢板弹簧的中部一般由u形螺栓与车桥刚性固定，其两头用钢板弹簧销铰

接在车架的支架上。

2）为增强第一片卷耳，常将第二片尾端也弯成卷耳，把第

一片卷耳包住。

弹簧受压变形时为防备它们之间产生相对滑动，在第一片与第

二片卷耳之间留有较大的缝隙。

3）在车架加载弹簧变形时，钢板弹簧各片之间产生相对滑动从而产生摩擦，

此时钢板弹簧自己拥有必定的减抖擞用。

假如钢板弹簧各片之间产生干摩擦时，

轮胎所遇到的冲击要直接传给车架，并直接使钢板弹簧各片磨损，故安装钢板

弹簧时，应在各片之间涂上适当的石墨润滑剂。

（2）钢板弹簧的断面型式

·为了进一步改良钢板弹簧的受力状况，可采纳不一样形状的断面。

1）矩形断面钢板弹簧（图a）结构简单，但受拉应力一面的棱角处易产生疲惫

裂纹。

2）（图b、c）采纳上下不对称的横断面，因为断面抗弯的中性轴线上移，不只

可减小拉应力，并且节俭了资料。

（3）钢板弹簧端部的结构型式：

钢板弹簧端部有三种结构型式。

1）端部为矩形的钢板，其制造简单，宽泛应用在载货汽车上。

2）端部为梯形的钢板，其质量小、节俭钢材，许多的用在载货汽车上。

3）端部为椭圆形的钢板，这类结构改良了应力散布状况，片端弹性好，片间摩

擦小，重量也较轻，但制造工艺复杂，成本较高，一般在轿车上应用许多

2、螺旋弹簧

·螺旋弹簧宽泛地应用于前独立悬架。

螺旋弹簧与钢板弹簧对比滑，不忌泥污，

所占纵向空间不大，弹簧质量小等长处。

·螺旋弹簧自己没有减抖擞用，所以在螺旋弹簧悬架中一定另装减振器。

·别的，螺旋弹簧只好蒙受垂直载荷，故一定装设导向机构以传达垂直力之外的

各样力和力矩。

螺旋弹簧常用弹簧钢棒料卷制而成，可做成等螺距或变螺距的，

前者刚度不变，后者刚度是可变的。

3、扭杆弹簧

主

要

教

学

·扭杆弹簧是一根拥有扭转弹性的直线金属杆件。

其断面一般为圆形．少量为矩

内

形或管形。

它的两头能够做成花键、方形、六角形或带干面的圆柱形等，以便

容

将一端固定在车架上，另一端经过摆臂固定在车轮上。

当车轮跳动时，摆臂便

绕着扭杆轴线而摇动使扭杆产生扭转弹性变形，借以保证车轮与车架的弹性联

系。

有的扭杆由一些矩形断面的薄扭片组合而成，更加柔嫩。

·扭杆弹簧的特色

1）扭杆是用铬钒合金弹簧钢制成，表面往常涂以沥青和防锈油漆或许包裹一

层玻璃纤维布，以防碰撞，刮伤和腐化。

2）扭杆拥有预扭应力，安装时左右扭杆预加扭转的方向都与扭杆安装在车上后

蒙受工作载荷时扭转的方向相同，不可以交换，为此，在左右扭杆上刻有不一样标

记。

3）扭杆自己的扭转刚度固然是常数，但采纳扭杆的悬架刚度倒是可变的。

4）扭杆弹簧与钢板弹簧对比较，拥有质量小，不需润滑的长处

4、气体弹簧

·原理：

气体弹簧是在一个密封的容器中充入压缩气体，利用气体的可压缩性实

现其弹簧作用的。

这类弹簧的刚度是可变的，因为作用在弹簧上的载荷增添时，

容器内的定量气体气压高升，弹簧的刚度增大。

反之，当载荷减小时，弹簧内

的气压降落，刚度减小，故它拥有较理想的弹性特征。

·种类：

气体弹簧有空气弹簧和油气弹簧两种。

·结构特色：

空气弹簧和油气弹簧都同螺旋弹簧相同，只好蒙受轴向载荷，所以

气体弹簧悬架中一定设置纵向和横向推力杆等导向机构，同时还一定设有减振

器。

气体弹簧能够经过特意的高度控制阀自动调理气室中的原始充气压力面的

高度

（1）空气弹簧

·空气弹簧是利用压缩空气作弹簧的。

·依据压缩空气所用容器的不一样，又有囊式和膜式两种型式。

1）囊式空气弹簧是由夹有帘线的橡胶气囊和密闭在此中压缩空气所构成。

气囊

内层用气密性好的橡胶制成，而外层则用耐油橡胶制成。

气囊一般做成两节，

节与节之间围有钢质的腰环，使中间部分不致有径向扩充，并防备两节之间相

互摩擦。

气囊的上下盖板将气囊密封。

2）膜式空气弹簧的密闭气囊由橡胶膜片和金属压制件构成。

（2）油气弹簧

·原理：

油气弹簧在密闭的容器中充入压缩气体和油液，利用气体的可压缩性

实现弹簧作用的装置称油气弹簧。

油气弹簧以惰性气体（氮气）作为弹性介质，用

油液作为传力介质，一般是由气体弹簧和相当于液力减振器的液压缸所构成的。

·特色：

因为氮气储存在密闭的球形气室内，其压力随外载荷的大小而变化，故

油气弹簧拥有变刚度的特征，同时又起液力减振器的作用。

·种类：

依据结构的不一样，油气弹簧分为单气室、双气室以及两级压力式。

单气

室油气弹簧又分为油气分开式和油气不分开式两种。

主5、橡胶弹簧

要

教

学

内

容

·橡胶弹簧是利用橡胶自己的弹性来缓和冲击、减小振动的。

·它能够蒙受压缩载荷与扭转载荷。

·橡胶弹簧的长处是：

单位质量的储能量较金属弹簧多，隔音性能好，多用在悬

架的副簧缓和冲块。